خطوات الاستخدام
الخطوة 1: تحديد ثابت الخلية (Cell Constant). إذا كان معروفاً لديك (عادةً مكتوب على الخلية)، أدخله مباشرة. إذا لم يكن معروفاً، يمكنك حسابه من طول الخلية (L) ومساحة المقطع العرضي (A) باستخدام العلاقة: K = L / A. وحدة ثابت الخلية عادةً cm⁻¹. هذه القيمة تعتمد على هندسة الأقطاب الكهربائية وهي ضرورية لأنها تربط بين المقاومة المقاسة والناقلية النوعية.
الخطوة 2: إدخال قيمة المقاومة (Resistance) المقاسة بالأوم (Ω). يتم قياس المقاومة بين القطبين باستخدام جهاز قياس الناقلية أو جسر ويتستون. كلما زادت تركيز الأيونات في المحلول، قلت المقاومة.
الخطوة 3: حساب الناقلية النوعية (Conductivity) باستخدام القانون: κ = K / R. حيث κ هي الناقلية بوحدة S/cm أو mS/cm. إذا كانت المقاومة عالية والناقلية منخفضة، قد تكون الوحدة μS/cm.
الخطوة 4 (اختياري): حساب الناقلية المولارية (Molar Conductivity) عن طريق إدخال التركيز (Concentration) بالمول/لتر. الناقلية المولارية Λ_m = κ / C، حيث C هو التركيز المولي. وحدة Λ_m هي S·cm²/mol. هذا الرقم يصف مساهمة كل مول من الأيونات في التوصيل الكهربائي.
الخطوة 5 (اختياري): يمكن إدخال درجة الحرارة (Temperature) بالدرجة المئوية لتصحيح قيمة الناقلية. الناقلية تزداد مع ارتفاع درجة الحرارة بنسبة حوالي 2% لكل درجة مئوية للمحاليل المائية. العلاقة التقريبية: κ_T = κ_ref × [1 + α (T - T_ref)]، حيث α معامل درجة الحرارة (عادة 0.02).
أمثلة محلولة
تطبيقات عملية على الناقلية بخطوات الحل كاملة.
الحل
الحل:
1. ناقلية نوعية: κ = K / R = 1.0 / 500 = 0.002 S/cm = 2 mS/cm.
2. ناقلية مولارية: Λ_m = κ / C = 0.002 S/cm / 0.01 mol/L = 0.2 S·cm²/mol.
لاحظ أن 1 S/cm = 1000 mS/cm. الناقلية المولارية 0.2 S·cm²/mol تقع ضمن النطاق الطبيعي للإلكتروليتات القوية مثل NaCl (حوالي 126.5 S·cm²/mol عند التخفيف اللانهائي، لكن هذا المحلول مركز نسبياً، لذا تكون أقل).
الحل
الحل:
1. أولاً نحسب ثابت الخلية: K = L/A = 1.5 / 0.5 = 3 cm⁻¹.
2. الناقلية عند 20°C: κ_20 = K / R = 3 / 250 = 0.012 S/cm = 12 mS/cm.
3. التصحيح لدرجة 25°C: κ_25 = κ_20 × [1 + 0.02×(25-20)] = 12 × [1 + 0.1] = 12 × 1.1 = 13.2 mS/cm.
الناقلية عند 25°C أعلى بنسبة 10% بسبب زيادة حركة الأيونات.
أمثلة محسوبة
قيم مُدخَلة ونتيجة محسوبة فعليًا بواسطة الناقلية.
قيم مُدخَلة قياسية
- الموصلية
- 50
- المقاومة
- 50
- الثابت
- 1
- التركيز
- 0.5
- درجة الحرارة
- 25
- الطول
- 1.75
- Area
- 1
قيم مُدخَلة مرتفعة
- الموصلية
- 85
- المقاومة
- 85
- الثابت
- 1.7
- التركيز
- 2
- درجة الحرارة
- 40
- الطول
- 2
- Area
- 1.7
قيم مُدخَلة منخفضة
- الموصلية
- 10
- المقاومة
- 10
- الثابت
- 0.2
- التركيز
- 0.1
- درجة الحرارة
- 5
- الطول
- 1.5
- Area
- 0.2